0.15 ml, 0.15M CH₃COOH দ্রবণে 6ml 0.15 M NaOH দ্রবণ যোগ করা হলে, মিশ্রণের p^H নির্ণয় কর? [p^Ka=4.76]

প্রশ্নের বিশ্লেষণ:

প্রদত্ত তথ্য:

• CH₃COOH দ্রবণের ভলিউম = 0.15 mL = 0.00015 L
• CH₃COOH এর ঘনত্ব = 0.15 M
• NaOH দ্রবণের ভলিউম = 6 mL = 0.006 L
• NaOH এর ঘনত্ব = 0.15 M
• p^Ka = 4.76

প্রথম ধাপ: দ্রবণের মোল সংখ্যা নির্ণয়

চলুন প্রথমে প্রতিটি উপাদানের মোল সংখ্যাগুলি নির্ণয় করি।

CH₃COOH এর মোল সংখ্যা:

nacid = Macid × Volume = 0.15 mol/L × 0.00015 L = 2.25 × 10-5 mol

NaOH এর মোল সংখ্যা:

nbase = Mbase × Volume = 0.15 mol/L × 0.006 L = 9 × 10-4 mol

দ্বিতীয় ধাপ: প্রতিক্রিয়া ও সমাধান

NaOH টি অ্যাসিডের সাথে প্রতিক্রিয়া করবে:

CH₃COOH + OH- → CH₃COO- + H₂O

NaOH এর মোল সংখ্যা (9×10^-4) অ্যাসিডের মোল সংখ্যার (2.25×10^-5) থেকে অনেক বেশি। তাই, অ্যাসিড সম্পূর্ণ ক্ষয় হবে এবং একে অপরের থেকে অতিরিক্ত NaOH থাকবে।

অ্যাসিডের ক্ষয়:

নতুন অ্যাসিডের মোল সংখ্যা = 0 (সম্পূর্ণ ক্ষয়)
অতিরিক্ত NaOH = 9×10-4 - 2.25×10-5 ≈ 8.775×10-4 mol

তৃতীয় ধাপ: মিশ্রণের অবশিষ্ট লবণ ও pH নির্ণয়

অতিরিক্ত NaOH এর কারণে লবণ (CH₃COO^-) তৈরি হবে। এই লবণের পরিমাণ:

nCH₃COO ≈ 8.775×10-4 mol

মিশ্রণে পিএইচ নির্ণয়ের জন্য, আমরা NaOH এর অবশিষ্ট পরিমাণ থেকে হাইড্রোজেন আয়ন (H⁺) এর ঘাটতি বা ব্যালান্স দেখি। কারণ, অ্যাসিড সম্পূর্ণ ক্ষয় হওয়ায়, এখন মূলত লবণের হাইড্রোলাইসিস দ্বারা pH নির্ণয় করতে হবে।

লবণের হাইড্রোলাইসিস:

CH₃COO^- জলীয় সমাধানে হাইড্রোলাইসিস করে:

CH₃COO- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH-

এখন, এই সমাধানে OH^- এর ঘনত্ব নির্ণয় করতে হবে।

চতুর্থ ধাপ: সমাধানের pH নির্ণয়

p^Ka = 4.76, অর্থাৎ,

Ka = 10-pKa = 10-4.76 ≈ 1.74 × 10-5

এখানে, চূড়ান্ত লবণের সমাধানে (CH₃COO^-) এর হাইড্রোলাইসিস থেকে OH^- এর ঘনত্ব নির্ণয় করতে, আমরা জানি যে:

Kb = Kw / Ka = 1 × 10-14 / 1.74 × 10-5 ≈ 5.75 × 10-10

এখানে, NaOH এর অবশিষ্ট মোল সংখ্যা = 8.775×10^-4 mol।

এটি সমাধানের মোট ভলিউম = 0.00015 L + 0.006 L = 0.00615 L।

অতএব, অবশিষ্ট NaOH এর ঘনত্ব:

[OH-] = n / Volume = 8.775×10-4 mol / 0.00615 L ≈ 0.1426 M

pOH নির্ণয়:

pOH = -log [OH-] ≈ -log 0.1426 ≈ 0.846

pH নির্ণয়:

pH = 14 - pOH = 14 - 0.846 ≈ 13.15

চূড়ান্ত উত্তর:

অতএব, মিশ্রণের p^H প্রায় 13.15।